炸藥模型的案例
LS-DYNA中的點火增長模型應用（1）：二維ALE算法的B炸藥沖擊起爆過程仿真 ￥48
LS-DYNA中的點火增長模型應用（1）：二維ALE算法的B炸藥沖擊起爆過程仿真
關鍵詞：沖擊起爆過程；點火增長模型；2D多物質ALE算法；穩定爆轟；B炸藥
LS-DYNA中的點火增長模型采用狀態方程*EOS IGNITION AND GROWTH OF REACTION IN HE進行設置，可用于模擬固體推進劑及其他高能炸藥的沖擊點火和燃爆過程。該模型能夠根據溫度和壓力的變化動態調整反應速率，從而影響爆炸（燃燒）前沿的傳播速度，產生熄爆或爆轟效果，已被廣泛應用于爆炸和沖擊分析、火箭和導彈的推進劑安定性研究、建筑和交通工具的火災安全評估以及新型材料的燃燒特性測試等領域。
由于炸藥起爆過程中涉及到網格的大變形，采用Lagrange算法進行計算時，易出現小網格步長銳減、負體積計算終止等問題，相比之下，ALE算法具有顯著優勢。本文采用二維多物質ALE算法對B炸藥的沖擊起爆過程進行仿真計算，沖擊物為12.7mm的黃銅彈丸，彈丸與B炸藥間設置1mm厚的1006號鋼板，彈丸速度設置為1200m/s和1240m/s，計算結果如下：
起爆結果：1200m/s沖擊速度下，炸藥起爆后未能爆轟，爆炸傳播一段距離后熄爆，在距沖擊位置6mm處產生最大超壓峰值19GPa；1240m/s沖擊速度下，炸藥起爆成功，產生穩定爆轟，爆轟波峰值壓力約30GPa，與29.5GPa的C-J爆轟壓力相近，壓力曲線如圖1。
圖1 不同沖擊速度下B炸藥軸線各處的壓力時程曲線
反應度及溫度對比：起爆成功產生穩定爆轟的壓力、溫度明顯高于未起爆成功工況。成功起爆的炸藥反應度達到1，未起爆成功反應度僅在沖擊位置附近小范圍達到1，較遠范圍反應度逐漸降低，云圖對比如圖2。
展開 LS DYNA 流固耦合爆炸
炸藥在巖石里面爆炸，先建一個炸藥模型，一個巖石模型，最后建立一個與炸藥耦合的模型，那這個模型應該賦予炸藥的參數和狀態方程，還是賦予空物質比如空氣的屬性。我用賦予這個模型空物質的屬性無法計算，但賦予炸藥的屬性勉強可以得到一個結果。
LS-DYNA中的點火增長模型應用（3）：3D SPH算法的PBX9501炸藥沖擊起爆過程仿真 ￥86.66
<p class="ql-align-center"><strong>LS-DYNA中的點火增長模型應用（3）：3D SPH算法的PBX9501炸藥沖擊起爆過程仿真</strong></p><p class="ql-align-justify">關鍵詞：<strong>沖擊起爆過程；點火增長模型；3D SPH算法；平板撞擊；PBX9501炸藥</strong></p><p class="ql-align-justify"> LS-DYNA中的點火增長模型采用狀態方程<strong>*EOS IGNITION AND GROWTH OF REACTION IN HE</strong>進行設置，可用于模擬固體推進劑及其他高能炸藥的沖擊點火和燃爆過程。該模型能夠根據溫度和壓力的變化動態調整反應速率，從而影響爆炸（燃燒）前沿的傳播速度，產生熄爆或爆轟效果，已被廣泛應用于爆炸和沖擊分析、火箭和導彈的推進劑安定性研究、建筑和交通工具的火災安全評估以及新型材料的燃燒特性測試等領域。</p><p class="ql-align-justify"> 由于炸藥起爆過程中涉及到網格的大變形，采用Lagrange算法進行計算時，易出現小網格步長銳減、負體積計算終止等問題。<strong>光滑粒子流體動力學SPH算法（Smooth Particle Hydrodynamics）是一種無網格拉格朗日方法，其在跟蹤運動界面、處理大變形方面具有顯著優勢</strong>，已被廣泛用于解決傳統有限元法（FEM）和有限體積法（FVM）難以解決的涉及爆炸、沖擊波傳播和流體流動的相關問題。
展開 含鋁炸藥模型在水中爆炸的仿真應用 ￥20
相比于普通炸藥，含鋁炸藥具有二次放熱的特性大大加強了炸藥的做功能力，有效得提高了戰斗部的毀傷威力，尤其在水中兵器領域。對含鋁炸藥的仿真不是很多，以下案例提供了一定的參考學習價值。
隧道光面爆破局部建模損傷分析 ￥50
鉆孔區域采用映射網格劃分，鉆孔外巖石區域采用掃掠劃分方式，單元類型為solid164單元，模型厚度方向擴展200cm，采用三維建模方法進行分析。模型網格劃分好后導出k文件，后續操作通過k文件導入ls-prepost中進行炸藥，堵塞及空氣的分區及材料參數、邊界條件、求解等設置。
3.巖石采用RHT模型，炸藥模型中采用*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN 材料模型，空氣材料采用*MAT-NULL 材料模型描述，空氣的狀態方程采用*EOS- LINEAR-POLYNOMAIAL 描述。
4.計算結果如下：
損傷破壞圖
展開 隧道爆破精細化網格劃分的爆破效果 ￥50
鉆孔區域采用映射網格劃分，鉆孔外巖石區域采用掃掠劃分方式，單元類型為solid164單元，模型厚度方向擴展10cm，采用準三維建模方法進行分析。模型網格劃分好后導出k文件，后續操作通過k文件導入ls-prepost中進行炸藥，堵塞及空氣全模型的建立、分區及材料參數、邊界條件、求解等設置。
3.確定材料參數，在ls-prepost中輸入材料參數，巖石采用JH-2模型，炸藥模型中采用*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN 材料模型，空氣材料采用*MAT-NULL 材料模型描述。
4.lsprepost軟件中定義模型的邊界條件
5.計算結果如下：
展開 含節理的巖石內乳化炸藥不耦合爆炸引起的巖石裂紋擴展
01、項目概述
巖石爆破是利用炸藥的爆炸作用對巖石施加荷載，使巖石破壞的力學過程。在開礦、地鐵掘進、隧道工程、建筑物爆破拆除中有廣泛的應用。該類問題很難通過試驗進行測試，因此需要通過仿真獲得精確的結果。
本項目主要涉及如下關鍵技術：
針對含節理的巖石模型，對模型建立及切分進行了嚴格控制，以保證劃分高精度的網格。仿真基于的有限元方法，網格的精細及網格質量是影響仿真精度的關鍵因素；
針對爆炸查看裂紋，總結了裂紋查看的幾種方式方法，如單元失效法、損傷var#4查看法等；
針對爆炸分析，流固耦合的技巧方法非常重要，k文件的修改有較多技術要求；
針對爆炸波的傳播，詳細講解了k文件中如何添加關鍵字輸出流固耦合作用力，如何通過添加關鍵字輸出可移動示蹤粒子的軌跡（如看炸藥物質的邊界達到的位置坐標曲線），以及固定位置示蹤粒子的定義方法等。
圖1 巖石及節理模型
02、前處理
1）模型：首先在workbench下建立巖石、節理、空氣及炸藥的幾何模型，并對模型進行詳細切分，切分后的效果如下圖所示：
圖2 空氣及炸藥模型切分
2）網格：利用Ansys APDL進行前處理，劃分網格，網格如下圖所示，該項目主要研究巖石裂紋擴展情況，因此需要采用非常小的網格，基于單元失效法進行模擬，網格總數130多萬。
展開 使用LS-Dyna進行爆破仿真分析 附LS-DYNA使用指南中文版本下載
LS-DYNA程序提供了用于模擬炸藥作用的數值模型，即高能炸藥材料模型結合一個描述爆生氣體壓力-體積關系的狀態方程模型。
炸藥材料模型采用如下的關鍵字來定義：
*MAT_HIGH EXPLOSIVE BURN
用于設置炸藥起爆的位置及起爆時刻的關鍵字段如下：
*INITIAL DETONATION
LS-DYNA程序描述高能炸藥爆轟產物壓力-體積關系采用JWL狀態方程（*EOS_JWL）：
二、案例工況描述
本案例旨在模擬一個帶圍巖的隧道爆破過程。模型分為5部分，包括巖石層、主體建筑物內層與外層、中間的空氣層以及
三、網格模型
包殼、空氣1、空氣2采用3D_Solid網格劃分。其中包殼、空氣1、空氣2的網格采用共節點的方式連接。
四、材料定義
本模型中需要定義4 種材料，分別如下表所示。
五、屬性設置
六、材料屬性賦予
七、添加載荷
本案例中，載荷的添加較為簡單，僅僅需要添加啟動高爆炸藥爆炸的位置，對應的關鍵字為*INITIAL DETONATION。
八、添加邊界條件
如插秧機案例所述，要模擬無限元的邊界，必將定義無反射邊界條件。
展開 Ls-Dyna對鋼筋混凝土結構的抗爆模擬
算例中承受爆炸荷載構件為剪力墻-寬連梁鋼筋混凝土構件，出自<箍筋對內置壓型鋼板裝配式寬連梁抗爆性影響研究>一文，構件有限元模型應用HyperMesh工具處理，鋼筋與混凝土單元共節點，模型概況，如圖1。本案例采用kg-mm-s單位制。
空氣及炸藥網格應用TechChat-Exploding工具，簡稱TCE工具（TCE使用方法見我的技術鄰免費課程<Dyna求解的工程爆破模擬教程>）處理。空氣及炸藥網格也可以應用HyperMesh工具處理，不應用TCE工具，不影響本文介紹技術的實操。
第一步，新建MAIN.k、ALE.K、BlastPoint.k、Boundary.k、EntitySet.k、Mode.k文件，將構件、空氣、炸藥模型寫入計算文件夾的Mode.k中。復制材料卡片（提前寫好，或聯系博主索要）及計算控制卡片（聯系博主索要）到計算文件夾中，形成文件內容如圖2。
（1）Main.k主文件，負責生成計算文件總目錄；
（2）ALE.k存儲和ALE算法相關的設定內容；
（3）BlastPoint.k存儲和起爆點相關的設定內容；
（4）Boundary.k存儲和邊界條件相關內容；
（5）EntitySet.k存儲定義的組件；
（6）Material.k材料卡片；
（7）Mode.k模型信息；
（8）SolveControl.k計算控制卡片。
第二步，為模型分配材料及屬性。
1. 將MAIN.k文件導入HyperMesh工具中，操作步驟見圖3；
2. 分配材料及屬性；
本例中構件、炸藥及空氣材料模型及單元屬性按表1采用，混凝土單元材料模型添加材料侵蝕關鍵字*MAT_A DD_EROSION。
構件及空氣與炸藥的材料與單元屬性需要依照圖 4 操作圖示，依次完成賦值。
第三步，為空氣及炸藥分配狀態方程。
展開 用戶作品賞析 | 含節理的巖石內乳化炸藥不耦合爆炸引起的巖石裂紋擴展
圖1 巖石及節理模型
02
前處理
1）模型：首先在workbench下建立巖石、節理、空氣及炸藥的幾何模型，并對模型進行詳細切分，切分后的效果如下圖所示：
圖2 空氣及炸藥模型切分
2）網格：利用Ansys APDL進行前處理，劃分網格，網格如下圖所示，該項目主要研究巖石裂紋擴展情況，因此需要采用非常小的網格，基于單元失效法進行模擬，網格總數130多萬。
3）單元：空氣、炸藥單元采用euler算法，巖石及節理采用lagrange算法，其中流體采用1e6沙漏系數，對應關鍵字如下：
4）材料：空氣、乳化炸藥、節理及巖石*MAT_NULL、*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN、*MAT_PLASTIC_KINEMATIC及*MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CONCRETE本構。詳細材料本構及狀態方程關鍵字參數如下：
5）流固耦合：流體（空氣與炸藥）與固體（巖石及節理）之間采用流固耦合定義相互作用關系。流體定義多物質組，流固耦合關鍵字如下（其中part1為巖石，part2為節理，part3為空氣，part4為炸藥）：
6）求解時間600us。
03
求解過程及結果分析
采用6核cpu和2G內存進行求解，需要7小時左右。
展開 炸彈爆炸躲到哪里更合適？爆炸仿真告訴你！ ￥55
下面具體來看一下.
1.建立模型
仿真的方法采用workbench中集成的ls-dyna來模擬，具體模型及參數都為假定狀態。計算空間為5mx10mx2m，底面中間建立TNT炸藥模型，其他位置有大型的阻擋塊，高度為2m，模型如圖所示，模型中阻擋塊為空白方式，簡化網格數量
2.材料設置
計算中采用workbench中的設置的材料模型，空氣和炸藥的的材料設置如圖所示
3.網格設置
網格都采用六面體網格劃分，這樣的計算會更快一些，結果如圖所示
4.邊界條件設置
設置求解時間為1.5s時間，如圖所示，設置求解域的周圍和上頂面為無反射條件方式的邊界，設置起爆點為炸藥的中間點位置，如圖所示，設置section為單點ALE方式來計算.
5.結果分析
5.1躲避位置的選擇
當發生爆炸后，當然是距離越遠越好，但是沒有選擇的時候，選擇哪里好呢？當然是就近選擇掩體的后面.觀察不同時刻的壓力云圖可以看到0.25S的時候A和C位置其最先達到最大壓力，到0.5s的時候，B和D位置達到最大壓力，那么選擇哪里位置較好呢？
如果A和C的位置怎么選擇？通過隨時間變化的壓力曲線來看，A曲線比C曲線的壓力峰值時刻靠后一些，但是壓力值較大，所以當只能選擇A或者C位置的時候，選擇C位置是比較好的.
當只能選擇B或者D的時候，通過曲線可以看到D位置的壓力是比較小的.
展開 
運用歐拉算法對聚能射流形成進行模擬
第三步，定義邊界條件
第四步，創建空氣模型
（1）在導航條上選擇“Parts”菜單，單擊對話面板上的“New”菜單，輸入“air”作為Part名稱，選擇“Eular，2D Multi-material”求解器，單擊“Part wizard”，單擊“Next”；
（2）選擇“Box”，輸入（-50,0）作為原點，X和Y方向的長度分別為“300”和“50”；
（3）輸入X和Y方向的單元格數量分別為“600”和“100”，單擊“Next”；
（4）選擇“AIR”作為填充材料，在初始化內能輸入“2.068e5”，單擊確定。
第五步，創建炸藥模型
（1）在導航欄單擊“Parts”，在對話面板中選擇“Fill”，然后單擊“Fill by Geometrical Space”；
（2）單擊“Rectangle”，輸入X1=0、X2=31.3,Y1=0、Y2=2.825，選擇“OCTOL”作為填充的材料，單擊確認；
（3）繼續填充材料，單擊“Quad”，輸入（X1,Y1）=（31.3,2.825）,（X2,Y2）=（73.3,27.0737），（X3,Y3）=（0,27.0737），（X4,Y4）=（0,0），選擇“OCTOL”作為填充的材料，單擊確認。
展開 Dyna求解的工程爆破模擬—鋼筋混凝土結構抗爆
12.導出模型
（1）單擊MATPath按鈕；
（2）單擊Export按鈕，完成模型導出。
13.介質及炸藥匹配材料模型、狀態方程、及ALE屬性
（1）清空HyperMesh模型；
（2）導入MAIN.k文件；
（3）介質匹配材料模型；
（4）介質匹配ALE單元屬性；
（5）介質匹配狀態方程；
（6）炸藥匹配材料模型；
（7）炸藥匹配ALE單元屬性；
（8）炸藥匹配狀態方程；
（10）導出設置結束模型。
14.提交計算
我們應用TCE工具提供的調用Dyna求解器功能，提交計算文件。求解器功能如何生成到HyperMesh界面上，接下來的文章會進行介紹，我們這里只使用。TCE插件請進群：551922835獲取。
展開 乳化炸藥爆炸引爆B炸藥
本文采用LSDYNA軟件針對乳化炸藥爆炸引爆B炸藥進行研究，模型包括最內部的乳化炸藥，最外側的空氣域，以及中間的B炸藥。
二、幾何模型
幾何模型包括空氣、B炸藥、引爆乳化炸藥。首先利用workbench的dm模塊建立空氣、B炸藥、引爆乳化炸藥的幾何模型，注意的是三個模型要放入一個part下，以保證他們之間可以形成共節點的有限元模型。模型如下圖所示，采用1/2模型，分析類型為2D軸對稱分析，因此模型沒有厚度。
三、材料
空氣采用null本構及GRUNEISEN狀態方程。乳化炸藥采用MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN本構及jwl狀態方程。
展開 詳解LS-DYNA爆炸仿真計算的模型與算法
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爆轟模型
炸藥的起爆和爆炸過程是一種快速的化學反應過程，對于該過程的描述，主要存在 CJ 模型和 ZND 模型兩種。LS-DYNA 中包含兩種炸藥爆轟模型：高能燃燒模型和點火生成模型，前者屬于 CJ 模型，后者屬于 ZND 模型。點火生成模型需要輸入炸藥反應率方程參數和未反應炸藥的 JWL 方程參數，對于大多數炸藥來說這些參數缺乏足夠的試驗數據支撐，而工程中使用 CJ 模型就足夠了，因此下面主要介紹高能燃燒模型。
高能燃燒模型根據炸藥上各點距起爆點的距離和炸藥爆速來確定每點的起爆時間，如某個炸藥單元中心離起爆點位置的距離為ri ，炸藥爆速為D ，則該單元起爆時間ti=ri/D ，如果存在多個起爆點，各單元起爆時間按照最近起爆點距離計算。該模型定義爆炸產物壓力 P：
其中s P 是依據產物狀態方程計算得到的壓力， F 為燃燒系數：
其中 Lmin為單元最小特征尺寸。當上式計算的F值大于1時，將F值設置為1，使0≤F≤1 。從式(0.2)可以看出，爆轟波到達前F為零，炸藥單元壓力為零；當爆轟波經過很短時間后，F迅速增大為1，爆炸產物壓力幾乎瞬間從零增大到 Ps 。
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